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L’incertezza delle emissioni da traffico

L’incertezza delle emissioni da traffico

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L’incertezza delle emissioni da traffico. Grandi incertezze nelle emissioni da traffico Nei dati a disposizione (parco circolante, percorrenze, ecc) nella metodologia (es. ruolo dei cicli di guida…) - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: L’incertezza delle emissioni da traffico

L’incertezza delle emissioni da traffico

Page 2: L’incertezza delle emissioni da traffico

Grandi incertezze nelle emissioni da traffico• Nei dati a disposizione (parco circolante, percorrenze, ecc)• nella metodologia (es. ruolo dei cicli di guida…)• nei fattori di emissione in generale (pochi dati, in particolare per il

PM da scappamento e da pneumatici, freni, abrasione asfalto)• nei fattori di emissione reali dei mezzi pesanti• Per il PM: set di fattori di emissione europei disponibili da ottobre

2001; sostanziale assenza di dati misurati in Italia• Incertezza sul carico dei veicoli pesanti e influenza sulla stima delle

emissioni.• ruolo della risospensione ?• km percorsi / Carburanti effettivamente consumati ?

Page 3: L’incertezza delle emissioni da traffico

È difficile valutare il contributo dei veicoli alla formazione di PM10 secondario (da reazioni chimiche secondarie e da condensazione).In particolare non è chiaro l’effetto dell’NH3 emesso in ambito urbano

È difficile valutare la risospensione delle polveri presenti sull'asfalto provocata dal passaggio dei veicoli, in quanto le metodologie disponibili (US-EPA) forniscono ancora stime con un elevato grado di incertezza.

Non sono disponibili dati per valutare con precisione la differenza fra le emissioni in funzione delle diverse tecnologie adottate e quindi dell'anno di immatricolazione, nonché delle emissioni

Quali sono i parametri più influenti sull’incertezza della stima ?

Page 4: L’incertezza delle emissioni da traffico

Incertezza nella funzione interpolante

Esempio

Curva interpolante

L’equazione proposta dal COPERT per stimare i fattori di emissione è il risultato dell’interpolazione di punti ricavati da prove sperimentali. I risultati di tali prove sono molto dispersi (dev st. : 0.03 - 0.9).

Page 5: L’incertezza delle emissioni da traffico

Incertezza nel ciclo di guida e classi di veicoli

CICLI DI GUIDASono disponibili due

tipologie di cicli:legislativi (ECE 15, EUDC e NEUDC);reali.

CLASSI DI VEICOLI

LDV

HDV

I cicli di guida utilizzati dal metodo COPERT potrebbero essere diversi da quelli rappresentativi delle reali condizioni di guida.

Page 6: L’incertezza delle emissioni da traffico

Cicli di guida

Legislativi

UDC

EUDC

Reali ARTEMIS urbano

ARTEMIS extraurbano

ARTEMIS autostradale

Page 7: L’incertezza delle emissioni da traffico

0

10

20

30

40

50

60

70

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Cycle time (s)

Ve

hic

le s

pe

ed

(k

m/

h)

esempio ARTEMIS urban

Urban dense Free-flow urban Congested, stop Congested, Flowing

low speed stable

Page 8: L’incertezza delle emissioni da traffico
Page 9: L’incertezza delle emissioni da traffico
Page 10: L’incertezza delle emissioni da traffico
Page 11: L’incertezza delle emissioni da traffico

Incertezza: carico dei veicoli pesanti

Il COPERT calcola i fattori di emissione dei veicoli commerciali pesanti ipotizzando che siano carichi al 50%.Il COPERT propone la seguente formula per stimare l’effetto del carico dei veicoli, da moltiplicare per il fattore di emissione:

]100

50*21[*%)50(

p

f

lcFEFE

Coefficiente di Correzione

Peso percentualeeffettivo del

veicolo

Page 12: L’incertezza delle emissioni da traffico

Le distribuzioni di probabilità sono una rappresentazione di variabilità e

incertezza

Variabilità:Variabilità:descrive l’eterogeneità spaziale o temporale di un parametro ed è una caratteristica del sistema

considerato.

Incertezza:Incertezza:descrive l’effetto sulla qualità

del risultato della non completa informazione o conoscenza

relativa ai parametri e dal grado di adeguatezza del metodo di

valutazione utilizzato.

Numero di veicoli Velocità

Fattore di emissione Velocità Carico dei veicoli

Page 13: L’incertezza delle emissioni da traffico

L’analisi dell’incertezza delle emissioni da traffico:

il caso dei veicoli commerciali in Lombardia

VII EXPERT PANEL “Emissioni da trasporto su strada”

Cinzia Pastorello, Stefano Caserini, Michele Giugliano

Politecnico di Milano, DIIAR, Sez. Ambientale

Page 14: L’incertezza delle emissioni da traffico

APPLICAZIONE DEL METODO PROBABILISTICO

Sequenza delle operazioni

Definizione delle distribuzioni dei parametri in ingresso

Simulazione Monte Carlo

Generazione distribuzione dei risultati

Analisi dell’incertezza Analisi di sensitività

Definizione delle distribuzioni dei parametri in ingresso

Page 15: L’incertezza delle emissioni da traffico

Distribuzioni di probabilità delle emissioni complessive

NOx (t/a) PM (t/a) CO (t/a)Mean 17560 1346 11489Median 17247 1315 11222Mode --- --- ---Standard Deviation 1589 197 1440Variance 2523686 38840 2073981Skewness 3,66 11,34 4,33Kurtosis 40,66 315,22 68,12Coeff. of Variability 0,09 0,15 0,13Range Minimum 14675 1000 8690Range Maximum 48041 8928 48602Range Width 33367 7928 39911Mean Std. Error 15,89 1,97 14,4

Frequency Chart

t/anno

,000

,008

,016

,024

,032

0

80,5

161

241,5

322

14000 16000 18000 20000 22000

10.000 Trials 165 Outliers

Forecast: Emissione annua NOx

Frequency Chart

t/anno

,000

,009

,018

,027

,036

0

90,75

181,5

272,2

363

900 1150 1400 1650 1900

10.000 Trials 81 Outliers

Forecast: Emissione annua PM

Frequency Chart

t/anno

,000

,009

,018

,027

,035

0

88,5

177

265,5

354

8000 10000 12000 14000 16000

10.000 Trials 123 Outliers

Forecast: Emissione annua CO

Page 16: L’incertezza delle emissioni da traffico

Emissioni di polveri su un generico arcoFrequency Comparison

,000

,073

,146

,218

,291

0 250 500 750 1000

Emissione annua PM (prov inciale)

Emissione annua PM (statale storica)

Emissione annua PM (autostrada)

Emissione annua PM (superstrada)

Emissione annua PM (tangenziale)

Emissione annua PM (statale storica)

Emissione annua PM (statale secondaria)

Overla y Chart

Provinciale

Statale storica

Autostrada

Superstrada

Tangenziale

SS attraversamento

SS secondaria

Kg km-1 a-1

Page 17: L’incertezza delle emissioni da traffico

Conclusioni dell’analisi delle incertezze

Le emissioni di polveri sono le più condizionate dalle fonti di incertezza considerate.L’incertezza delle emissioni dei veicoli commerciali leggeri è maggiore di quella dei veicoli commerciali pesanti.L’incertezza delle emissioni sulle strade extraurbane è maggiore o uguale a quella delle emissioni sulle strade a scorrimento veloce.

Page 18: L’incertezza delle emissioni da traffico

Analisi di sensitività delle emissioni di PM per veicolo e tipo di strada: HDV

Analisi di sensitività delle emissioni di polveri per veicolo Copert 55 (conventional con peso a pieno carico 7,5-12t) sulle superstrade e sulle provinciali.

Page 19: L’incertezza delle emissioni da traffico

Analisi di sensitività delle emissioni di PM per tipologia di strada (in termini di contributi alla varianza)

Sulle strade a scorrimento veloce il contributo maggiore alla varianza delle emissioni spetta all’incertezza dei fattori di emissione e, in particolare quelli dei veicoli commerciali leggeri. Segue la variabilità della velocità. Il contributo del carico è ininfluente.

Sulle strade extraurbane il ruolo decisivo spetta alla variabilità della velocità.

Autostrada Superstrada TangenzialeStatale Storica

Statale Secondaria Provinciale

SS Attraversa

mento

variabilità velocità 9,70% 12,80% 24,30% 3,20% 2,30% 5,00% 7,80%incertezza velocità - - - 74,40% 92,00% 72,30% 78,80%

incertezza fattore di emissione LDV 90,10% 86,10% 74,40% 22,10% 5,30% 22,50% 13,40%HDV 0,10% 0,40% 0,30% 0,20% <0,1% 0,10% <0,1%

Totale 90,20% 86,50% 74,70% 22,30% 5,30% 22,60% 13,40%incertezza carico 0,10% 0,70% 1,00% 0,10% 0,40% 0,10% <0,1%

Fonti di incertezza e variabilità

Page 20: L’incertezza delle emissioni da traffico

Analisi di sensitività delle emissioni di polveri in Lombardia

Emissione annua PM

incertezza fattore di emissione (45) 52,9%

incertezza velocità (v>40km/h) 38,9%

incertezza velocità (v<40km/h) 1,6%

velocità pomeriggio feriale primavera(>16t) A 0,2%

velocità pomeriggio feriale autunno(>16t) A 0,1%

incertezza fattore di emissione (55) 0,1%

velocità sera feriale autunno - (7,5-16t) T 0,1%

incertezza carico (7,5 - 16t) 0,1%

incertezza fattore di emissione (49) 0,1%

velocità mattino feriale autonno (3,5-7,5t) T - 0,1%

velocità pomeriggio feriale autunno (SS A) 0,1%

incertezza carico (3,5 - 7,5t) 0,1%

velocità notte feriale autonno (Provinciale) 0,1%

0% 25% 50% 75% 100% Measured by Contribution to Variance

Analisi di sensitività

Page 21: L’incertezza delle emissioni da traffico

Analisi di sensitività delle emissioni di CO in Lombardia

Page 22: L’incertezza delle emissioni da traffico

Analisi di sensitività delle emissioni di NOx in Lombardia

[t a-1]

Page 23: L’incertezza delle emissioni da traffico

Conclusioni sull’analisi di sensitività

PM CO NOx

Incertezza velocità

Incertezza fattori di emissione

Incertezza carico

Variabilità velocità

Molto rilevante

Molto Rilevante

Molto rilevante

Molto rilevante

Molto rilevante

Poco rilevante

Poco rilevante

Poco rilevante

Poco rilevante

Per le emissioni complessive:

Per le emissioni dei veicoli commerciali pesanti rimane determinante l’incertezza della velocità, ma emerge la rilevanza dell’incertezza del carico dei veicoli e dei fattori di emissione per CO e NOx.

Rilevante

Rilevante

Rilevante

Page 24: L’incertezza delle emissioni da traffico

Le emissioni di polveri sono le più condizionate dalle fonti di incertezza considerate.L’incertezza delle emissioni dei veicoli commerciali leggeri è maggiore di quella dei veicoli commerciali pesanti.L’incertezza della velocità media e l’incertezza dei fattori di emissione (soprattutto dei veicoli commerciali leggeri) sono determinanti nella stima dell’incertezza delle emissioni.Il contributo del carico dei veicoli incide sulle emissioni dei veicoli commerciali pesanti, ma con variazioni percentuali inferiori al 6%.

Page 25: L’incertezza delle emissioni da traffico

Dati di carburanti: differenza fra vendite regionali e consumi

Dati MAP

(tonnellate) Dati uff. carburante – RL

(tonnellate) differenza MAP-RL 2000 1.632.540 1.565.357 +4,3% 2001 1.813.676 1.745.009 +3,9% 2002 1.970.889 1.932.851 +2,0% 2003 2.177.552 2.087.935 +4,3%

2004 2.290.748 2.292.156 -0,1%

Dati MAP

(tonnellate) Dati uff. carburante – RL

(tonnellate) differenza MAP-RL 2000 2.696.585 2.614.802 +3,1% 2001 2.713.989 2.530.885 +7,2% 2002 2.646.217 2.457.281 +7,7% 2003 2.467.910 2.342.404 +5,4% 2004 2.284.212 2.289.449 -0,2%

gasolio

benzina

Apprezzabili differenze a livello regionale

Dati di carburanti: incertezze sulle vendite e sugli effettivi consumi

Page 26: L’incertezza delle emissioni da traffico

Dati di carburanti: differenza fra vendite regionali e consumi BP / 3

Importanti differenze a livello provinciale ! (- 110 % + 11 %)

Page 27: L’incertezza delle emissioni da traffico

Confronto fra i dati di 5 regioni del Nord Italia 1/4

LOMBARDIA PIEMONTEEMILIA

ROMAGNAVENETO

FRIULI VENEZIA GIULIA

TOTALE

Abitanti 9,475,202 4,352,828 4,242,517 4,738,313 1,212,602 24,021,462

Estensione (km^2) 23,863 25,399 22,123 18,186 7,845 97,416

Densità popolazione (ab/km^2) 397 171 192 261 155 247

Automobili 5,552,848 2,701,781 2,536,380 2,782,367 734,169 14,307,545

Veicoli leggeri < 3.5 t 569,899 290,907 282,223 298,427 69,998 1,511,454

Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 147,862 72,412 77,768 89,892 16,094 404,028

Ciclomotori (< 50 cm3) 803,476 528,836 - 1,332,312

Motocicli (> 50 cm3) 781,418 279,296 370,321 342,914 - 1,773,949

Autostrade 1,946 1,663 1,196 541 470 5,816

Strade extraurbane 18,389 9,399 16,110 9,887 10,648 64,433

Automobili 44,973 15,161 21,205 29,016 9,760 120,115

Veicoli leggeri < 3.5 t 3,324 3,078 2,702 3,112 1,392 13,609

Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 3,652 847 7,043 937 449 12,928

Ciclomotori (< 50 cm3) 5,229 - 5,229

Motocicli (> 50 cm3) 848 14 3,576 - 4,438

Benzina 2,243,160 987,521 1,110,816 1,090,749 378,036 5,810,282

Diesel 3,869,045 1,723,910 2,701,274 2,114,855 375,306 10,784,390

Benzina 1,204,146 516,851 713,886 217,932 347,003 2,999,818

Diesel 2,384,984 736,664 2,799,766 735,830 419,521 7,076,765

Benzina 1,039,014 470,670 396,930 872,817 31,033 2,810,464

Diesel 1,484,061 987,246 965,252 1,379,025 4,815,584

Automobili 14,504 17,005 14,473 2,213 48,195

Veicoli leggeri < 3.5 t 4,737 2,756 4,764 2,348 14,605

Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 1,459 417 859 5,879 8,614

Ciclomotori (< 50 cm3) 2,694 - 2,694

Motocicli (> 50 cm3) 2,602 974 - 3,576

Numero veicoli immatricolati

Carburanti venduti (t)

Consumo di carburanti sul grafo lineare (t)

Estensione grafo (km)

Percorrenza annua sul grafo lineare (veicoli x km percorsi: 10^6 km)

Consumo di carburanti nel traffico diffuso (t)

Percorrenze nel traffico diffuso (veicoli x km percorsi: 10^6 km)

Page 28: L’incertezza delle emissioni da traffico

LOMBARDIA PIEMONTEEMILIA

ROMAGNAVENETO

FRIULI VENEZIA GIULIA

TOTALE

Automobili 586 621 598 587 605 596 Veicoli leggeri < 3.5 t 60 67 67 63 58 63 Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 16 17 18 19 13 17 Ciclomotori (< 50 cm3) 85 - - 112 - 55 Motocicli (> 50 cm3) 82 64 87 72 - 74 Automobili 233 106 115 153 94 147 Veicoli leggeri < 3.5 t 24 11 13 16 9 16 Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 6,2 2,9 3,5 4,9 2,1 4 Ciclomotori (< 50 cm3) 34 - - 29 - 14 Motocicli (> 50 cm3) 33 11 17 19 - 18

Autostrade 0,21 0,38 0,28 0,11 0,39 0,24 Strade extraurbane 1,9 2,2 3,8 2,1 8,8 2,7 Autostrade 82 65 54 30 60 60 Strade extraurbane 771 370 728 544 1.357 661

Automobili 4.746 3.483 4.998 6.124 8.049 5.000 Veicoli leggeri < 3.5 t 351 707 637 657 1.148 567 Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 385 195 1.660 198 370 538 Ciclomotori (< 50 cm3) - 1.103 - 218 Motocicli (> 50 cm3) 89 3,3 - 755 - 185 Automobili 1.885 597 959 1.596 1.244 1.233 Veicoli leggeri < 3.5 t 139 121 122 171 177 140 Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 153 33 318 52 57 133 Ciclomotori (< 50 cm3) - 0 0 288 - 54 Motocicli (> 50 cm3) 36 1 0 197 - 46 Automobili 2.212 1.371 1.225 2.782 878 1.710 Veicoli leggeri < 3.5 t 163 278 156 298 125 194 Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 180 77 407 90 40 184 Ciclomotori (< 50 cm3) - - - 501 - 74 Motocicli (> 50 cm3) 42 1 - 343 - 63

Densità estensione grafo (m/kmq)

Percorrenza pro capite sul grafo lineare (veicoli x km percorsi /ab)

Numero veicoli immatricolati pro capite (veicoli /1000 ab)

Densità territoriale veicoli immatricolati (veicoli /kmq)

Estensione grafo pro capite (m/ab)

Densità percorrenza sul grafo lineare (10^3 veicoli x km percorsi /

km grafo)

Densità territoriale delle percorrenze lineari (10^3 veicoli x

km percorsi / km^2)

Confronto fra i dati di 5 regioni del Nord Italia 2/4

Page 29: L’incertezza delle emissioni da traffico

Confronto fra i dati di 5 regioni del Nord Italia 3/4

LOMBARDIA PIEMONTEEMILIA

ROMAGNAVENETO

FRIULI VENEZIA GIULIA

TOTALE

Benzina 237 227 262 230 312 242 Diesel 408 396 637 446 310 449 Benzina 94 39 50 60 48 60 Diesel 162 68 122 116 48 111

Benzina 127 119 168 46 286 125 Diesel 252 169 660 155 346 295 Benzina 50 20 32 12 44 31 Diesel 100 29 127 40 53 73

Benzina 110 108 94 184 26 117 Diesel 157 227 228 291 - 200 Benzina 44 19 18 48 4 29 Diesel 62 39 44 76 - 49

Carburanti venduti pro capite (kg/ab)

Consumo pro capite di carburanti nel traffico diffuso (kg/ab)

Densità consumo di carburanti nel traffico diffuso (t/km^2)

Consumo pro capite di carburanti sul grafo lineare (kg/ab)

Densità consumo di carburanti sul grafo lineare (t/km^2)

Densità carburanti venduti (t/km^2)

Page 30: L’incertezza delle emissioni da traffico

LOMBARDIA PIEMONTEEMILIA

ROMAGNAVENETO

FRIULI VENEZIA GIULIA

TOTALE

Automobili 1.531 3.907 3.411 - 1.825 2.006 Veicoli leggeri < 3.5 t 500 633 1.123 - 1.936 608 Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 154 96 202 - 4.848 359 Ciclomotori (< 50 cm3) 284 - - - - 112 Motocicli (> 50 cm3) 275 224 - - - 149 Automobili 608 670 654 - 282 495 Veicoli leggeri < 3.5 t 199 109 215 - 299 150 Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 61 16 39 - 749 88 Ciclomotori (< 50 cm3) 113 - - - - 28 Motocicli (> 50 cm3) 109 38 - - - 37

Automobili 6.277 7.390 8.410 6.124 9.874 7.007 Veicoli leggeri < 3.5 t 851 1.340 1.760 657 3.084 1.175 Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 539 290 1.863 198 5.219 897 Ciclomotori (< 50 cm3) 284 - - 1.103 - 330 Motocicli (> 50 cm3) 364 227 - 755 - 334 Automobili 2.492 1.266 1.613 1.596 1.526 1.728 Veicoli leggeri < 3.5 t 338 230 337 171 477 290 Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 214 50 357 52 807 221 Ciclomotori (< 50 cm3) 113 - - 288 - 81 Motocicli (> 50 cm3) 145 39 - 197 - 82

Automobili 10.711 11.905 14.066 10.429 16.308 11.764 Veicoli leggeri < 3.5 t 14.145 20.055 26.455 10.429 53.430 18.667 Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus 34.566 17.457 101.611 10.429 393.190 53.320 Ciclomotori (< 50 cm3) 3.352 9.887 5.946 Motocicli (> 50 cm3) 4.415 3.538 - 10.429 4.518

Percorrenze pro capite totali (veicoli x km percorsi / ab)

Densità percorrenze totali (10^3 veicoli x km percorsi / km^2)

Percorrenze pro capite totali (km percorsi / veicolo)

Percorrenze pro capite nel traffico diffuso (veicoli x km percorsi / ab)

Densità percorrenze nel traffico diffuso (10^3 veicoli x km percorsi /

km^2)

Confronto fra i dati di 5 regioni del Nord Italia 4/4

Necessità di definire una metodologia comune, verificabile e consistente, per la stima dei consumi di carburanti a scala regionale